淺析水利工程大體積混凝土施工裂縫的防治措施

（寧夏回族自治區固海揚水管理處，寧夏 中衛 755100）

一、大體積混凝土開裂的原因

（一）收縮開裂。當澆注水泥混凝土時，在水泥的水合作用期間產生大量的水合作用熱，這使混凝土的整體溫度迅速升高。然后水泥混凝土外表溫度迅速消散，但中心溫度下降緩慢。混凝土整體中心會產生應力，而內部和外部拉伸應力會導致拉伸應力集中。當內部和外部拉伸壓縮應力與中央拉伸強度一樣高時，收縮后會形成裂縫。

（二）溫度裂縫。一般來說，大體量混凝土澆筑的施工需要一次澆筑，澆筑后，由于水泥大量水化而形成的水化熱容易擴散到內部組織，使混凝土內部溫度明顯升高，表面散熱效果加快。溫差是由水泥混凝土的壓應力和表面的拉應力引起的。然而，在固化時間短，拉伸強度較低。當溫差引起的體表內拉應力達到高抗拉性能、高強度混凝土的突破極限時，混凝土外表面會出現明顯的貫穿裂縫。

二、防裂措施

（一）水泥的選擇。大體積混凝土水泥應選擇低熱值，低堿，高初始強度，長的初始凝結期的水泥。C2S 是更合適的礦物質，C3A 的含量需要控制。控制化學成分最好達到C2S+C3S80，C3A5，C4AF15。高強度混凝土水泥用量不宜供過多或應適當加入一定數量的粉煤灰代替水泥，改善混凝土的粘塑性，降低水泥水化熱。

（二）水泥量和水泥比。配制混凝土配合比時，應盡量減少建筑材料的使用和實際用水量，但不應損失水泥的流動性、凝結強度和持水能力，防止混凝土材料準備不足或澆筑困難。

（三）砂礫石料。骨料在大體積混凝土中的百分比通常為混凝土絕對體積的80 至83，因此在選擇骨料時，應選擇線性膨脹系數低，巖石彈性低，表面清潔且涂層低的骨料，具有良好的聚集性。

除了滿足骨料標準的要求外，還可以適當放寬石粉或細粉的含量，以提高混凝土的可加工性，并提高混凝土的密實性，耐久性和抗裂性。

（四）外加劑。摻入不合格材料將對混凝土材料的高強度和標準人的使用壽命產生很大影響。雨后積水的混凝土材料工程項目應摻加抗裂引氣劑，并根據同一地區不同混凝土板的要求選用相同的減水劑，如果粉煤灰的細度與水泥顆粒的細度相等，則燃燒損失小，硫含量和堿含量小，需水量少，可以將其混合并用于混凝土中。在水泥混凝土中摻入礦渣微粉，可以提高混凝土的抗滲性和耐久性，降低外加劑體系施工中的溶解熱，大大提高混凝土的抗拉強度比、倒堿的團聚反應程度，提高混凝土施工質量。混凝土材料存在許多缺點和不足，因此需要提高混凝土的抗裂性能。外用混合建材、工業廢渣硅酸鹽建材、火山噴發硅酸鹽建材都是不錯的選擇。

（五）溫差防裂。溫差開裂是由于混凝土水化熱的內部溫度與混凝土表面之間的溫差過大而引起的混凝土裂縫。

1.降低注入速率并減少注入層的厚度。大體量混凝土澆筑可分為：整體分層澆筑，分段分層澆筑和多層邊坡澆筑。復合凝固法對混凝土澆筑的要求較高，強度較高，而垂直向下堆積法對混凝土澆筑的要求較低。在施工期間，可根據結構的具體含量和尺寸，夯實的一種方法以及強大的水泥混凝土連續供應能力選擇澆筑方案。

2.加強混凝土的澆筑振搗，提高密實度。大體積混凝土工程澆筑過程分層、循環，高頻振搗，使入倉的混凝土充滿每個角落，并迅速釋放氣泡，實現混凝土的混合液化，使其分布均勻，以提高混凝土的強度、密實度、抗裂性。

3.控制初始溫度。（1）為了有效地減小混凝土板的表面與內部之間的晝夜溫差，必須控制混凝土機械出口處的溫度。可以控制來自攪拌站的混凝土的室內溫度，然后控制室內溫度和控制原材料，從而可以實施冷卻和固化措施。澆筑溫度的控制是主要要選擇合理的澆筑時間，完善澆筑工藝和加強養護工作。（2）在大體積混凝土中預埋充冷水管，并在步驟1 和2 中進行水冷卻。

為了更有效的控制混凝土內部溫度升高，采用預先在混凝土結構體內埋設水循環冷卻管，連通施工區內蓄水池，確保循環水溫度，進行冷卻。在現場建造混凝土板的過程中，輸入冷卻水在循環，多余的熱量通過冷卻管散發。冷卻系統逐漸流動，帶走混凝土板中的熱能，可以有效地控制水泥混凝土的溫度。

三、混凝土裂縫的加固處理

（一）灌漿處理。加筋注漿是處理混凝土裂縫的有效方法，灌漿孔布局采用漸進的致密化方法，即在需要加固灌漿的混凝土中鉆孔和灌漿。

（二）結構加固。對于嚴重的混凝土裂縫質量問題，例如通過大壩混凝土中的裂縫，大壩主體應力會重新分配，并且危險的拉應力會出現在大壩的上游。在灌漿后恢復抗剪強度方面，僅依靠灌漿處理是不安全的，必須與結構處理結合使用。

處理結構的方法有很多，一種是用于加固小槍管的鋼地腳螺栓。另一種方法是在壩體穩定后沿裂縫表面開一個寬約1m 的溝槽，將其拖成兩側的鍵槽形狀，并用優質混凝土重新填充。

（三）開挖后補給。有些零件有裂縫，澆筑事故，混凝土強度不足等，效果非常復雜，目前普通水泥灌漿很難達到預期效果，甚至結構加固措施也不夠有效。此時，通常考慮開挖后的補給，只要在補給過程中嚴格控制施工質量和溫度應力，就可以將新舊混凝土結合起來。

從以上討論可以看出，通過逐步控制混凝土原材料選擇，混凝土澆筑過程溫度控制和施工措施的完善，可以防止大體積混凝土中的裂縫產生。在工作時，必須對每個過程進行良好的管理和標準化的施工，以確保大體積混凝土水工結構的質量，從而確保國家和人民的安全。